HF生产装置的腐蚀机理及安全防护技术探讨

hfhf 生产装置的腐蚀机理及安全防护生产装置的腐蚀机理及安全防护 技术探讨技术探讨 氢氟酸是清澈 无色 发烟的腐蚀性液体 具有剧烈刺激 性气味 可用于制造碳氟化合物和无机氟化物 提炼金属 硅 片制作 玻璃刻蚀 搪瓷 酸浸 电抛光 罐头工业及某些清 洁剂的成份 然而 氢氟酸又是一种危险介质 它的腐蚀性极 强 ahf 生产不能实现长周期开车 关键在于系统腐蚀严重 常常因设备腐蚀原因被迫停车 虽非易燃品 但对金属的腐蚀 作用往往会导致容器和管道内产生氢气 从而潜有着火和爆炸 危险 同时氢氟酸还具有较高的毒性 对人体容易造成伤害 其蒸气能溶于眼睛表面上的湿气并产生刺激反应 若其液体溅 入眼内 将引致严重及不可恢复的损伤 令眼角膜留下疤痕 低浓度气体能对鼻 喉和呼吸道产生刺激作用 高浓度气体会 使口腔 口唇 喉咙和肺部严重灼伤 若液体积聚于肺部便可 导致死亡 氢氟酸液体还可使消化系统严重灼伤或穿破 氢氟 酸灼伤皮肤 将产生剧痛 若皮肤大面积被溅 可导致死亡 现国内外普遍采用萤石和硫酸在转炉内反应制取无水氟化 氢 反应转炉腐蚀严重一直是困扰 ahf 生产企业的一个难题 设备腐蚀严重部位的腐蚀速率有时高达 100mm a 以上 如若防 护不当 必将造成巨大的经济损失和人员伤害 因此 探讨 ahf 生产中的腐蚀机理及防护措施显得尤为必要 以现行的生产工艺 反应炉内主要含有硫酸 氢氟酸 氟 化氢气体 氟磺酸 氟硅酸等强腐蚀性介质 条件十分苛刻 腐蚀机理较为复杂 为此 我们进行了以下实验 对其腐蚀机 理进行初步探讨并提出相应的防护设想 实验采用同种材料三电极体系 即工作电极 参比电极 辅助电极都为碳钢 其直径均为 6 00mm 长度为 25 00mm 腐 蚀试验前 先用金相砂纸将试样表面逐级打磨至光亮 再用无 水乙醇擦拭 烘干 插入有腐蚀介质的烧杯中 试验所用仪器为基于线性极化原理的 cr 3 多功能腐蚀测量 仪 测定时给定电极电位相对于自腐蚀电位的微小增量 e 为 5mv 采用阴极极化 记录每一组相应的极化电流强度 i 直 至数据稳定 最后 取出电极 清洗残酸 记录表面腐蚀情况 测量电极浸入介质中的尺寸 计算出工作面积 s 通过实验和计算 得出碳钢在不同温度不同浓度条件下的 h2so4 和 hf 溶液中的线性极化电阻值 rp 并加以比较 结果如 下 在 h2so4溶液中 随着温度的升高 rp 不断减小 且温度 较低时 碳钢的腐蚀速率随着反应温度的升高增大的趋势更加 明显 h2so4浓度越高 碳钢电极的 rp 值随温度的变化越大 rp 随着 h2so4 浓度的增加先变化平缓 达到 80 后迅速上升 且温度越高 碳钢电极的 rp 值随 h2so4浓度的变化越小 分析 原因可能是由于随着浓度的升高 反应速率加快 在阴极不断 产生氢气 破坏了碳钢表面生成的钝化膜 使得 rp 迅速减小 在高浓度时 其氧化性增强 碳钢表面生成钝化膜 增大了极 化电阻 碳钢在 hf 中随温度变化的规律基本与 h2so4一致 只是 rp 值比 h2so4中小 hf 浓度越大 其极化电阻 rp 随温度变化 越小 rp 随着 hf 浓度的增加而不断减小 且温度越高时 变 化越缓慢 此外 ahf 生产过程中 腐蚀严重的阶段的 h2so4 浓度大 多大于 60 因此 在浓度为 70 的 h2so4溶液里分别添加等 量的浓度分别为 10 20 30 40 的 hf 考察碳钢电极在 混酸中 rp 随温度和浓度的变化规律 结果表明 高温时 rp 随着添加的 hf 浓度的增加先缓慢减小 后迅 速增大 最后又减小 碳钢在 30 的 hf 里具有较高的 rp 值 在对实验现象的观察中 我们发现添加的 hf 浓度为 10 20 时 试样表面都有一层疏松的黑色 暗灰色 物质 用清水一冲洗 就 掉了 浓度为 30 时 试样表面呈暗灰色 有部分黑色物质 一 洗就掉 出现较为坚硬的片状白斑 与基体结合较好 用砂纸 打磨白斑的时候 试样表面出现点坑状 浓度为 40 时 试样 表面呈暗灰色 一打磨就没 与基体结合的程度好与 10 20 时 因此 我们认为浓度为 30 时 碳钢表面发生了钝化 或生 成了难溶的氟化物 使得 rp 值较高 而在 40 时 氟离子起 了活化作用 阻碍或者破坏了碳钢的钝化 所以 rp 值又小了下 来 低温时 rp 随着 hf 浓度的增加缓慢的上升 70 h2so4 20 hf 的混合溶液里 rp 值最小 与单组分的 h2so4 hf 酸相比 rp 值小了几个数量级 这说明在混酸溶液 里 腐蚀情况更严重了 添加不同浓度 hf 酸对碳钢的影响 添 加 30 hf 时 rp 值最大 40 hf 次之 20 hf 的 rp 最小 碳钢电极在不同浓度的混酸溶液中 其 rp 值随温度的变 化有时并不一致 这可能和碳钢在混酸溶液中反应的条件不同 有关 基于上述研究 针对 hf 生产过程中的腐蚀问题 除了可 通过合理设计生产流程 控制工艺参数 使其 r